全地形车(一种能适应多种地形的车辆)

全地形车(All Terrain Vehicle：ATV)是一种能适应多种地形，集休闲、竞技、娱乐等为一体的实用型车辆。其中，美国对全地形车定义为：一种设计成为架在4只低压轮胎上运行，具有1个驾驶者跨骑式座席和操纵方向把转向的机动习非公路车辆；而中国对全地形车的定义则是：被设计用于非高速公路行驶的，具有四个或以上低压轮胎，且可用在非道路上行驶的轻型车辆。

全地形车起源于1960年的北美；1970年，本田技研工业Honda工业推出了一款原名US90、后改名为ATC90的三轮式全地形车；1982年，铃木公司工业在三轮的基础上，进化出了一款名为QuadRunner LT125的四轮式全地形车。从1988年，美国政府在安全性方面表现出的担忧，停止销售3轮全地形车。2000年到2004年期间，中国出现大量的汽车零部件企业、摩托车企业介入全地形车行业，全地形车产品品质的显著提升，最典型的产品代表为建设400；2005年12月18日，美国特种部队在利比亚配备新型战术全地形车“北极星MRZR”，这也是该款全地形车首次正式投入中东战场。2006年，中国首台主要用于森林灭火专用的水陆两栖全地形汽车，在重庆市下线亮相。2015年以后，中国既有的全地形车企业发展模式单一，还停留在产品更新换代，而全新的资本进入将打破原有的产业格局。

按车辆结构不同，全地形车分为四轮全地形车（ATV）、多功能全地形车（UTV）和娱乐用场地车（BAJA和Go-kart）3种。全地形车集实用、娱乐、体育运动等于一体的特种车辆，可在沙滩、草地、山路、旅游场所等多种复杂路面行驶。主要用于户外作业、运动休闲、代步工具、礼仪用品、消防巡逻、军事防卫等众多领域。

历史沿革

全球发展史

全地形车起源于1960年的北美，美国人研制了一种能够在雪地上行驶的小型单引擎、越野型摩托车，这是最早的全地形车雏形。1970年，本田技研工业Honda工业推出了一款原名US90、后改名为ATC90的三轮式全地形车，它搭载了一台驱动力为7马力的89cc四冲程单缸发动机，正式开启了全地形车的时代。在全地形车出现之后的十几年内，都是三轮款式，生产的厂家为本田、铃木公司、雅马哈、川崎。1982年，铃木工业在三轮的基础上，进化出了一款名为QuadRunner LT125的四轮式全地形车，全地形车不仅限于三轮式结构；自从开启全地形车四轮时代后，美国开始尝试将四轮驱动技术运用在全地形车上。1988年，美国政府在安全性方面表现出担忧，ATV厂家同意停止销售3轮全地形车。

随着技术水平和世界经济的发展，全地形车行业兴起并快速形成产业化。全地形车市场需求变化与全球宏观经济、消费地区微观经济的变化密切相关，全地形车市场规模自其兴起后高速增长，后受到 2008 年全球金融危机影响，行业销量有所下滑。2010 年以来，全球全地形车市场保持平稳增长态势，市场规模自 2010 年的 66.5 万辆增长至 2021 年的 101 万辆，年均复合增长率为 3.87%。

美国“911”事件后，美国军队在伊拉克与阿富汗的复杂地形中的轻装步兵分队无法依靠悍马军车等常规运输平台携行弹药与食物，作战中经常面临因补给困难不得不撤退的窘境。美兵想到民用全地形越野车，经过大兵们的手工改装后开上战场。2015年2月26日，美军第82空降师在弗吉尼亚州的皮克特堡训练基地的雪地中测试全地形车。同年12月18日，美国特种部队在利比亚配备新型战术全地形车“北极星MRZR”，这也是该款全地形车首次正式投入中东战场。

2020 年新冠疫情增加了居民居家休闲的时间，而全地形车户外休闲娱乐和代步作业属性提供了在疫情环境下的安全社交娱乐距离，使得全球全地形车市场规模迅速提升，同比增幅达 24.19%，2021 年持续保持高需求状态。受益于国外持续稳定增长的市场需求，全球全地形车市场预期仍有较大发展空间，根据 Allied Market 预测，2020 年至 2027 年全球全地形车市场将以 6.7%的年均复合增长率提升，预计在 2027 年达到 119.5亿美元规模。

中国发展

第一个阶段是1999年以前基本以小排量全地形车为主，中国全地形车企业散乱差，基本没有任何管理；第二阶段是2000年到2004年期间，这期间大量的汽车零部件企业、摩托车企业介入全地形车行业，全地形车产品品质的显著提升，最典型的产品代表为建设400；第三阶段是2005年到2009年，这期间大排量全地形车得到初步发展，中国全地形车企业也在2006年和2007年达到顶峰，接近上千家。其中，在2006年时，中国首台主要用于森林灭火专用的水陆两栖全地形汽车，在重庆市下线亮相。第四阶段是2010—2015年期间，全地形车产量集中在50万辆左右，800CC产品稳定，环松、春风、良子等作为代表品牌在全球形成影响力。

在中国全地形车联盟着力打造的中国全地形车锦标赛（CATV）的带动下，围绕着全地形车产生的休闲、运动、旅游等逐步形成产业。第五阶段暨2015年以后，既有的全地形车企业发展模式单一，还停留在产品更新换代，而全新的资本进入将打破原有的产业格局。2020年，中国的全地形车出口26.99万辆，同比增长54.13%，出口金额为4.57亿美元，同比增长 46.33%。

车辆定义

中国对全地形车定义：是一种介于摩托车和汽车之间的车辆，其发动机多采用摩托车发动机或在摩托车发动机的基础上改进而来。

美国对全地形车定义：全地形车是指一种设计成为架在4只低压轮胎上运行，具有1个驾驶者跨骑式座席和操纵方向把转向的机动非公路车辆。

车辆用途

实际作业

ATV能适应各种地形，所以无论是山地、林场、农场、矿山还是沙地，都能从容面对。如果是在雪地里行驶，只要加上防滑链，也一样轻松自如。多功能款ATV加上前后货架之后能搭载很多货物，非常适合在农村、山区、矿区等地进行运输。ATV后还可以自行加装拖车，这样可以大大增加装载量，提高工作效率。

运动休闲

运动款ATV比较适合游乐场使用。有空旷的场地，可以开发成一个ATV赛车游乐场。选择小排量（200cc以下）、无级变速的ATV既能满足人们休闲娱乐需要，难度不高，男女老少皆宜。

高尔夫球车用于高尔夫球场及公园等地；卡丁车用于场地娱乐和竞赛；

娱乐全地形车：在沙滩、草原常见的低排量乘用工具；

代步工具

摩托车还是中低收入人群的主要代步工具，但是摩托车的危险系数较高，事故发生率也较高。老年人和残疾人都不能骑摩托车。ATV就不一样了，四轮的稳定性明显高于两轮，而且价格比汽车更低，所以对于老年人和残疾人来说是最好的选择。

礼仪佳品

超小排量（100cc以下）的ATV属于儿童款，可以作为孩子的生日礼物或者节日礼物。国外到了圣诞节是ATV销售旺季，很多家长会选择购买一辆 Youth ATV送给孩子当作圣诞礼物。

公安消防

北京从国外购进了一批消防ATV，用于奥运会消防。这批ATV是有前后货架的多功能款，后面货架搭载了巨大的混合液罐，前面货架搭载的是消防水带和水枪。大排量（400cc以上）ATV能轻松爬坡，甚至是阶梯，这一特性使奥运消防ATV能轻松胜任比赛场馆的消防任务。

户外作业

沙丘车用于环境比较恶劣的野外；

农夫车：越野性能较好，载重量较大的劳动工具，用于农场、果园等作业；

铲雪工具：冬天在北美和欧洲北部地区人们可以使用实用型的全地形车用作铲雪工具；

军事用途

军事作战

ATV在军事用途很广，如，驻阿富汗澳军就装备了全地形车支持世界十大特种部队作战。

军事防卫

是指可以在任何地形上行驶的车辆，最大特点是可以在普通车辆难以机动的地形上行走自如。按照行走方式分类，全地形车有轮式和履带式两种。全地形车的军用潜力已经被越来越多的军队所认识，其发展方兴未艾，不仅家族庞大，而且型号繁多、造型新颖。全地形车更出现了一种小型化的趋势，服务于特种部队。

车辆分类

设计分类

根据制造商的设计，全地形车分为2种类型

I型：I型全地形车是供单一驾驶者且无乘员使用的。

II型：II型全地形车是供1名驾驶者和1名乘员使用的，在驾驶者座席后面，配置1个不超过1名乘员跨骑的指定座位。

排量分类

按照发动机排量的大小，美国特种车辆协会将全地形车分为3种类型：1、成人型，排量＞90mL，适用于16岁（包括16岁）以上的成年人；2、少年型，排量在70-90mL，适用于12-15岁的少年；3、儿童型，排量＜70mL，适用于6-11岁的儿童使用。

结构分类

按车辆结构不同，全地形车分为四轮全地形车（ATV）、多功能全地形车（UTV）和娱乐用场地车（BAJA和Go-kart）3种。其中，四轮全地形车（ATV）根据乘坐的人数分为Ⅰ型和Ⅱ型两大类，Ⅰ型又分为G类（普通型）、S类（运动型）、Y类（少儿型），Y类又分为Y-6类、Y-10类和Y-12类；Ⅱ型分为G类（普通型）、S类（运动型）、U类（实用型）。多功能全地形车（UV，暨UTV）分为G类（普通型）、S类（运动型）、U类（实用型）。娱乐用场地车（BAJA和Go-kart）分类同四轮全地形车（ATV）。

结构特点

车架是全地形车的关键部件和主要的承载部件，在整车的可靠性和使用寿命研究方面有十分重要的作用，整车的操纵稳定性、行驶安全性、乘坐舒适性也都与车架的结构和性能密不可分。由于全地形车必须适应各种复杂的工作环境，因此不但对车架的强度、刚度要求较高，还要求车架具有轻量化的特点。基于ＨｙｐｅｒＭｅｓｈ有限元软件建立全地形车车架的有限元模型，进而对车架结构有限元模型行静态有限元分析，了解其４种典型工况下的刚度、强度的富余状况，判断是否具有进一步进行轻量化设计的空间。对车架有限元模型进行自由无约束状态下的模态分析，得出固有频率和固有振型，并通过实验模态分析验证有限元模型的正确性，为后续的车架结构优化提供一定的依据。在保证全地形车车架安全性的前提下，选取车架各零件厚度为设计变量，车架总体积为目标函数，车架强度、刚度和１阶频率为约束条件，通过尺寸优化方法对车架进行结构优化设计，使车架达到轻量化和安全性的统一。

部分军用全地形车结构特点

铰接式履带全地形车

以瑞典Bv206系列、俄罗斯“勇士”系列为代表，战斗全重从几吨到30多吨都有。它们相当于把两节履带式车辆，通过一组链前后串起来。这种全地形车适合在雪地、沼泽、山地行驶。

高机动全地形车

高机动全地形车外形类似沙滩车、四轮摩托。它们的特点是尺寸小、重量轻，空重基本都在两吨以下，但速度快、载重比例高。典型产品有“北极星”“苏泊猫”等系列。它们的悬挂系统，基本原理和普通轮式车辆的相同，但性能更优秀，比如能承受更大的冲击力，车轮可以摆动的幅度更大。

紧凑型的全地形车

车体尺寸小，外形经常类似小型平底船。六个或八个小轮胎直接贴在车体两侧，但不能转向，大多也不能上下移动。车体转弯是像坦克那样，靠两侧轮胎的不同转速。这样的转弯方式，让这种车的传动装置很简单——动力直接通过链条甚至皮带，传递给两侧轮胎。它的车轮，几乎是没有悬挂、转向的零部件。代表有2018年中国国际航空航天博览会上进行动态表演的“山猫”全地形车，这种车的总体结构要比普通轮式车辆简单很多，外形尺寸也大幅度缩小。虽然缺少减震效果，但轮胎多，与车体连接强度高，因此承重能力也很强，大多能承载自身空重一两倍的载荷。

关键技术

双车体多自由度铰接技术

提出了履带式全地形车的关键部件—多自由度铰接装置，基于液压控制实现前、后车体柔性和刚性连接，使得前、后车体可左右、上下偏摆，且前后、车体可相对转动，提高了整车在各种复杂地域和水域的通过能力。

抗交变载荷减振底盘技术

提出了履带式全地形车底盘行走系统特殊支承轮系的减振、履带张紧与防脱技术，解决了车辆在复杂地形行驶工况下的振动大、履带易脱的难题，达到了整车在全地形条件下高速行驶的良好减振效果。

双车体双泵四马达闭式全液压驱动技术

提出了双车体双泵四马达闭式全液压驱动技术，实现双泵四马达同步协调控制，解决了前、后车功率循环导致功率损失、液压差速、防马达超速等难题，提高了整车的动力性。

整体式高速橡胶履带材料及成形技术

提出了高速橡胶履带材料配方及生产工艺，解决了履带鼓包、断齿、材料不耐磨等难题，研制出橡胶履带、橡胶扭力轴套、翻转复合支撑轴套、复合橡胶减振器等组成的四级减振系统，实现了行驶速度高、寿命长的目标。

构造和原理

车架设计

车架是由薄壁管件和板件焊接而成，使用材料为Q235号钢和10号钢。由于车架不同位置所受到的载荷不同，因此不同的受力点选用不同的材料。

悬挂系统

采用双叉臂式独立悬架，双叉臂拥有上下两个A字型控制臂以及支柱式液压减震器构成。通常上控制臂短于下控制臂，上控制臂的一端连接着支柱减震器，另一端连接着车身。下控制臂的一端连接着车轮，而另一端则连接着车身。上下控制臂还由一根连接杆相连，这根连杆同时也还与车轮相连接。在整个悬架构造中，通过对多个支点的连接提高了上下控制臂以及整个悬架的整体性。

起到方向转换作用的节点坐标对于前束角的扰动效应相对较强，而对主销内倾角的影响则处于正常范围之内。双叉臂独立悬架运动幅度不大，并且与弹簧安装在一起，弹簧允许车轮上下运动。运动的动能被传递到阻尼器，阻尼通过液压装置扩散。通过调整避震器可以调整这种振动幅度。降低振动幅度，从而提高乘坐舒适度。

制动系统

盘式制动器是以静止的刹车碟片，夹住随车胎转动的刹车碟盘以产生摩擦力，使车轮转动速度降低的刹车装置。当踩下刹车踏板时，刹车总泵内的活塞会被推动，从而在刹车油路中建立压力。全地形车选用盘式制动器：一是由于盘型刹车散热性较鼓式刹车效果佳，在连续踩踏刹车踏板时，不会造成刹车衰退而使刹车失灵的现象。二是刹车盘在受热之后，它尺寸的改变并不使刹车踏板的行程增加。三是与鼓式刹车相比较下，盘式刹车的构造简单，且容易维修。另外，全地形车多行驶在泥泞路段，盘型刹车排水良好，可降低水和泥沙造成刹车失灵的现象。因此，选用盘式制动器比较合适。

传动系统

全地形车在发动机和变速器之间采用0-5701型传动带传动。V带传动是摩擦传动的一种典型形式，它的结构简单，易于安装拆卸，应用最广泛的一种传动形式。将发动机与变速器利用传动带连接，凭借传动带橡胶与凹型槽的摩擦来实现传动。这样的传动形式，传动比也相对稳定，运行平稳。当发动机过载时，带轮与凹槽会产生打滑，这样在行驶过程中起到过载保护的作用。

后桥系统

全地形车选用半浮式非断开后桥总成。所选用的半浮式非断开后桥全长为105cm，采用4孔750刹车锅与车轮相连接。由于全地形车多行驶在颠簸复杂路段，在行驶过程中后桥半轴不仅仅承受扭矩，还要承受弯矩，不停地对后桥半轴进行强烈的冲击。考虑到这方面的原因，设计选用半浮式非断开后桥，半轴内侧通过花键与差速器半轴齿轮相连，半轴外端通过轴承支承在桥壳上，车轮固定安装在半轴外端的悬臂上。这样作用在车轮上的各种作用力以及由此引起的弯矩，都直接传给半轴，再通过轴承传给驱动桥壳体。在全地形车行驶过程中，半轴不仅可以驱动车轮转动，同时也可以支撑汽车的全部重量。

发动机系统

车辆动力选用HW190FD/P-A型发动机。选用OHV置顶气门构造，减少碳的堆积，气缸头点检简单，而且高度的耐尘性使维护也更容易，并且这种类型发动机体积小、耗油低、排量少比较适合车身较小的全地形车。

电源选用

电源是为全车所有电器设备提供能源动力的设备。全地形车选用12N9-4B型铅酸蓄电池，这种类型的电池能为电气设备供电，并且满足用电设备的使用要求。

电气设备控制

电气设备对全地形车的行车安全具有重要作用。全地形车电气设备比较简单，主要是指示灯和喇叭。电气设备采用STC89C52单片机开发板进行控制，以输入到51单片机中的程序为核心，通过不同作用的按键开关，控制全地形车上灯光的亮暗以及喇叭的鸣响。

制动系统

全地形车采用的制动器与摩托车类似，主要有鼓式制动器、盘式制动器。鼓式制动器的结构与工作原理如下图：

车辆在正常行驶时．制动鼓与摩擦片之间有一定的空隙，此时制动鼓随车轮一起转动，当需要减速时．通过手握制动手柄或踩下制动踏板，制动力通过制动线索和拉杆使制动摇臂摆动。制动凸轮随着转动，制动蹄克服回位弹簧张力的作用而张开，使粘附在制动蹄表面的摩擦片压紧在制动鼓的内圆柱面上。由于不旋转的制动蹄对运动的制动鼓产生了与轮胎运动方向相反的摩擦力矩。使车辆产生一定制动减速度而达到减速的目的。鼓式制动器由于结构较简单，成本相对比较低廉，为多数全地形车生产厂家所采用，尤其在小排量的车辆中。

车辆正常行驶时，因制动盘与车轮同定在一起，随车轮旋转。当实施制动时，握紧闸把或踩下制动踏板，柱塞阀移动，推动液压油沿液压油管进入制动钳的油缸中，在压力油的作用下。油缸推动摩擦片从两边夹紧制动盘，使产生与车轮运动方向相反的摩擦阻力，迫使车辆停止转动。企业目前生产的全地形车．较多采用了前轮鼓式制动、后轮盘式制动的制动器。一些大排量的四轮全地形车则以采用前后碟刹的型式为主。

管理规定

经过多年发展，欧美等国的全地形车的标准法规要求及管理制度越来越成熟和完善。由于全地形车的种类多和使用范围广，很难给出统一标准的全地形车定义，不同的国家和地区，甚至相同国家的不同管理部门对全地形车的定义也不相同。当今世界较有代表性和权威性的是美国和欧盟的全地形车法规及管理要求。

中国

为了规范管理全地形车行业，2006年2月，中华人民共和国商务部、发展改革委、海关总署、质检总局、国家认监委联合发布《关于规范摩托车产品出口秩序的补充通知》，《通知》对全地形车但出口资质进行了规范，净化了全地形车的出口环境。

2006年12月，商务部发布《2007年发证机构目录（出口）》，对全地形车实行全球出口许可认证管理；2007年6月，财政部、国家税务总局发布了《关于调低部分商品出口退税的通知》，全地形车的出口退税率有17%降至9%，净化了出口环境并促进行业资源整合。

2007年7月，国家发展和改革委员会发布了《车辆识别代号管理现场审查实施办法（试行）》，从此以后全地形车企业就需要有“户口证”，全地形车产品也需要“身份证”了，这个办法的实施规范了全地形车产品的生产和出口，实现与国际接轨。

2010年，国家标准化管理委员会发布了《全地形车术语（GB/T 24936-2010）》，其定义为：全地形车是被设计用于非高速公路行驶的，具有4个或以上低压轮胎，且可用在非道路上行驶的轻型车辆。

美国

美国的全地形车行业发展较早，因此对全地形车的标准法规和管理要求也越来越细化。全地形车由美国的美国国家环境保护局(美国环保署)、CPSC(美国消费者协会)及DOT(美国交通部)三个机构进行管理。不同机构都制订了各自的强制性法规和管理要求。在地方级层面上，每个州都根据自己的实际情况，制订不同的管理要求。

美国环保署（EPA）

美国在1970年制订了《清洁空气法》，它是一部广泛的限制固定或者移动污染源的联邦法律。它授权EPA建立国家空气环境质量标准(NAAQS)以保护公共健康。在EPA制订的系列法规中，与全地形车有关的环保法规为《娱乐用车及其发动机的排放控制》。全地形车只要在美国本土销售，必须先按照法规进行排放测试，结果合格后向美国国家环境保护局提出申请。EPA审核后会给相应的产品颁发EPA证书。

美国消费者协会（CPSC）

2008年8月，美国总统布什签署了《2008年消费品安全改进法案》，规定对全地形车产品开始实施美国国家强制性标准。法案中授权CP—sc制订法规并进行管理。cPsc制订了《四轮全地形车要求》，在这个法规中要求全地形车必须符合《美国国家标准四轮全地形车》。法规规定任何ATV都必须符合《美国国家标准四轮全地形车》(ANSI／SVIA一1—2010)的要求。ATV的制造商或分销商必须向CPsC提交行动计划，并在ATV上加贴识别标签。此外，制造商或销售商还应符合相应ATV行动计划的所有条款要求。

美国交通部(DOT)

美国交通部主要负责管理道路行驶的车辆安全，制订的法规编入49号联邦法规。在《低速车辆》规定了四轮车的一些安全要求

法规中规定的管理内容包括：骑乘者年龄规定和安全许可要求，农用的全地形车、全地形车的俱乐部和相关组织、车道常见标志、经销商／租赁商的要求、残疾用户、一般违法行为及相应罚则、光信号设备和制动器、排放和噪声限制、安全头盔要求、如何进行全地形车注册、非常住居民条款、水道上的骑乘规定、公共道路的使用、全地形车注册要求、常住居民条款、道路使用规定、安全许可证明和道路要求、获准的相关竞赛、车速限制、车道巡查员、拖车信息及道路和涵洞边缘区域的使用等。

欧盟

欧盟各成员国的批准机构制定法规，对全地形车的安全和环保进行管理。2002年3月18日欧洲议会及理事会2002／24／EC指令关于二轮或三轮摩托车的型式认证及92／61／EEC理事会指令的作废。2013年1月29日发布了欧洲议会及理事会168／2013指令关于二轮、三轮和四轮车辆的批准及市场监督。

管理要求：1、制造商将申请资料提交给某成员国的批准机构。随申请应同时提交一份资料文件。2、每个成员国在下列条件得到满足的情况下，应批准所有类型的车辆、系统、单独技术总成或构件的型式认证：

①车辆的类型满足单独指令的技术要求，而且制造商按规定提供详细的数据对车辆类型进行描述；②系统、单独技术总成或构件满足相关单独指令的技术要求，并由制造商按规定提供的数据对其进行描述；③每个成员国应对其批准的系统、单独技术总成或构件的型式认证负责。批准一种车型型式认证的成员国的资格机构应校验生产的符合性，有必要时，与其他成员国有资格的机构(已颁发过系统、单独技术总成或构件的型式认证证书)协作。④如果一个成员国发现车辆、系统、单独技术总成或构件存在严重的上路危险，该成员国可以拒绝批准型式认证。它应立刻通知其他成员国及其委员会，说明其决定的原因。

其它国家或地区

其他国家或地区的四轮车管理基本上是参考欧盟和美国，如北美和南美国家多参考美国的法规要求，一些非洲和亚洲国家多参考欧盟的法规要求。

行业组织

中国全地形车联盟（CHINA ALL TERRAIN VEHICLESALLIANCE，缩写为CATVA），LOGO中8颗星星代表政府、行业机构、制造商、贸易商、运动群体、休闲群体、高职院校、新闻传媒八个全地形车相关核心领域，是2006年由中国汽车技术研究中心联合国内的检测机构、科研机构、生产企业发起成立的。